CN113135569B - 一种生物质衍生等级多孔碳电极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种生物质衍生等级多孔碳电极材料及其制备方法，它属于碳电极材料技术领域。本发明要解决的技术问题为提高电极材料的电性能。本发明将六对羧基苯氧基环三磷腈(HCPCP)和KOH加入去离子水中，加热搅拌使其溶解，后再加入木粉继续搅拌，将得到的混合物旋转蒸发并高温下烘干。干燥后的木粉再分散在去离子水中，再加入活化用的KOH，得到第二混合物烘干，然后在氮气的保护下高温碳化，反应后的产物用稀盐酸和去离子水洗涤并烘干，得到一种生物质衍生等级多孔碳电极材料。本发明电极材料，有较大的比表面积，合理的微介孔分布，缩短了离子传输距离，提高了离子传输速率，为能量储存提供足够的活性位点，具有较高的电化学性能。
Description
技术领域
本发明属于碳电极材料技术领域；具体涉及一种生物质衍生等级多孔碳电极材料及其制备方法。
背景技术
多尺度分级多孔结构是木材最为突出也是最为本质的结构特征之一，具体而言，木材内部孔道体系具有层次性、贯通性和有序排列性，这种特征确保了树木在生长过程中的最小末端组织均可获得充足的养料和水分等物质供应，而且这种物质传输具有最高效率、最低能耗的特点。树木体内这种天然形成的孔道网络结构不同于常见的多重孔道结构，等级化分级特征是其鲜明的标志，近年来被定义为等级孔结构，只有当整个孔道系统呈现出排列有序的多孔结构并增强了物质传输，那么包含两种及以上孔道才是等级孔结构。
在日益严重的环境污染和能源危机的当下，探索清洁高效、性能优异、环境友好的储能技术对人类社会可持续发展具有十分重要的意义。基于物质传输和交换过程之上的先进能源转换和储能材料一直是多孔性功能材料最具前景的应用领域之一，特别是在新型电化学储能材料的应用方面，多孔材料电极展现出的优异特性更是受到广泛关注。在此背景下，人们已从多方面着手以改善电极性能，如增大比表面积、孔径结构调控与优化、电极表面改性、润湿性改善以及工艺优化等，在各种类型的电极材料研制与开发方面取得了显著的研究进展。生物质基多孔碳材料因其成本低、制备工艺简单、资源丰富而被广泛应用于超级电容器电极。
虽然增加比表面积可以有效地提高植物来源的多孔碳的比电容，但比电容并没有随着比表面积的增加而线性提高。Karthikeyan等人利用松果花瓣作为前体通过化学活化合成了非常高的比表面积(3950m2g-1)多孔碳。但多孔炭的大比表面积主要是由深而曲折的微孔贡献的，而大半径的电解质离子无法进入这些微孔，导致有效比表面积低，倍率性能差。由于介孔可以作为电解质离子快速有效的传输通道，介孔可以提高比表面积的利用率和多孔碳的倍率性能。介孔通常是由孔变宽或过度活化产生的，并且不能为能量储存提供足够的活性位点，从而降低了制备的多孔碳的比电容。因此，合理设计和可控制备具有相互连通结构和平衡微孔率的等级结构多孔碳材料是获得具有优异倍率性能和高比电容的超级电容器电极材料的关键。
发明内容
本发明目的是提供了一种高电性能的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料及其制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、分别称量一定质量的六对羧基苯氧基环三磷腈、氢氧化钾、木粉、去离子水，待用；
步骤2、将步骤1称量好的HCPCP(六对羧基苯氧基环三磷腈，Hexa[p(carboxyl)henoxy]cyclotripohsphazene)加入去离子水中，加热搅拌一定时间后，再加入KOH，继续加热搅拌一定时间，然后加入木粉，继续加热搅拌，得到混合物，待用；
步骤3、将步骤2得到的混合物旋转蒸发并烘干，得到干燥粉体，待用；
步骤4、将步骤3得到的干燥粉体溶于一定体积的去离子水，搅拌条件下再加入一定质量的KOH，得到第二混合物，待用；
步骤5、将步骤4得到的第二混合物烘干，然后在氮气的保护下高温反应，反应后的产物，待用；
步骤6、将步骤5得到的产物用稀盐酸和去离子水洗涤并烘干，得到一种生物质衍生等级多孔碳电极材料。
本发明所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤1中HCPCP与KOH的摩尔比为1:0.05～5，且HCPCP与去离子水的料液比为1:55～70g/ml，HCPCP与木粉的质量比为1:2～3。
本发明所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤2中加热搅拌温度为60～70℃，每次加热搅拌的时间为10～15min，加热搅拌的速率为100～200r/min。
本发明所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤3中旋转蒸发工艺条件为：在真空状态下，70℃旋转蒸发，蒸发至体积明显缩小，成粘稠液体状态，然后转移至烘箱烘干，烘干温度为90℃，烘干时间为8～12h。
本发明所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤4中干燥粉体和去离子水的料液比为1:30～50g/ml，加入的KOH和步骤1中木粉的质量比为1～2:1，搅拌的时间为10～15min，加热搅拌的速率为100～200r/min。
本发明所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤5中烘干温度为90℃，烘干时间为6～8h，高温反应的加热速率为2℃/min～20℃/min，恒温温度为600℃～900℃，恒温时间为2～3h。
本发明所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤6中的稀盐酸浓度为5～10wt％，洗涤次数为3～5次，烘干温度为90℃，烘干时间为6～8h。
本发明所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤1中引入环三磷腈大分子致孔剂HCPCP，步骤4中加入小分子活化剂KOH与步骤二中大分子活化剂HCPCP共同活化，实现了双重活化策略。
本发明所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料在1Ag-1的电流密度下比电容达到555F g-1。
本发明所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的孔径最小为2.24nm。
本发明所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，有较大的比表面积，合理的微介孔分布，相互贯通的结构，缩短了离子传输距离，提高了离子传输速率，为能量储存提供足够的活性位点，具有高的电性能。
本发明所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，简单实用，反应条件温和，工艺简单，性能优越，具有很好的工业化应用前景。
附图说明
图1为具体实施方式一方法制备的所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的等温吸附曲线；
图2为具体实施方式一方法制备的所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的微介孔分布曲线；
图3为具体实施方式一方法制备的所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的在6M氢氧化钾三电极体系中的循环伏安曲线(按所围图形的大小，由小到大分别为扫描电压5、10、20、50、100、200mV s-1的曲线)；
图4为具体实施方式一方法制备的所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的在6M氢氧化钾三电极体系中的充放电曲线(按放电时间长短，由短到长分别为电流密度50、20、10、5、2、1、0.5Ag-1的曲线)。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：
一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、分别称量一定质量的六对羧基苯氧基环三磷腈、氢氧化钾、木粉、去离子水，待用；
步骤2、将步骤1称量好的HCPCP加入去离子水中，加热搅拌一定时间后，再加入一定质量的KOH，继续加热搅拌一定时间，然后加入木粉，继续加热搅拌，得到混合物，待用；
步骤3、将步骤2得到的混合物旋转蒸发并烘干，得到干燥粉体，待用；
步骤4、将步骤3得到的干燥粉体溶于一定体积的去离子水，搅拌条件下再加入一定质量的KOH，得到第二混合物，待用；
步骤5、将步骤4得到的第二混合物烘干，然后在氮气的保护下高温反应，反应后的产物，待用；
步骤6、将步骤5得到的产物用稀盐酸和去离子水洗涤并烘干，得到一种生物质衍生等级多孔碳电极材料。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤1中氢氧化钾分两部分加入混合体系中，一部分为与HCPCP反应所一部分活化木粉，分别在步骤2和步骤4中加入，其中HCPCP与KOH的摩尔比为1:1，且HCPCP与去离子水的料液比为1:60g/ml，HCPCP与木粉的质量比为1:2。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤2中加热搅拌温度为70℃，每次加热搅拌的时间为30min，加热搅拌的速率为100r/min。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤3中旋转蒸发工艺条件为，在真空状态下，70℃旋转蒸发，蒸发至体积明显缩小，成粘稠液体状态，然后转移至烘箱烘干，烘干温度为90℃，烘干时间为10h。本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤4中干燥粉体和去离子水的料液比为1:40g/ml，加入的KOH和步骤1中木粉的质量比为2:1，搅拌的时间为5min，加热搅拌的速率为100r/min。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤5中烘干温度为90℃，烘干时间为8h，高温反应的加热速率为10℃/min，恒温温度为700℃，恒温时间为2h。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤6中的稀盐酸浓度为10wt％，洗涤次数为3次，烘干温度为90℃，烘干时间为8h。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，1Ag-1的电流密度下比电容达到555F g-1。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的孔径最小为2.24nm。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，性能指标如表1所示：是由生物质经双重活化剂活化并碳化而来，有较大的比表面，1987m2g-1，介孔体积(Vmes)为0.6540cm3g-1，为离子快速传输提供通道，微孔体积(Vmic)为0.6596cm3g-1，为能量储存提供足够的活性位点。该多孔碳微孔利用率高，介微孔相互连接，相互贯通，大大缩短离子传输距离，减小离子传输阻力，提高了离子传输速率，从而致使该多孔碳作为电极材料是由良好的电性能。
表1一种生物质衍生等级多孔碳电极材料性能
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，等温吸附曲线如图1所示，该吸附曲线为典型的Ⅳ型吸附曲线，在相对压力低时吸附量急剧上升，是因为在狭窄的微孔中，吸附剂-吸附物质相互作用增强，从而导致在极低的相对压力下，微孔孔道填充：在中等相对压力时，出现H4型磁滞回线，是由于毛细管凝聚作用使N2分子在低于常压下冷凝填充了介孔孔道，由于开始发生毛细凝结时是在孔壁上的环状吸附膜液面上进行，而脱附是从孔口的球形弯月液面开始，从而吸脱附等温线不相重合，形成一个滞后环，H4型滞后环与狭缝孔有关，区别于粒子堆集，是一些类似由层状结构产生的介孔。由图1可知，该碳材料存在微孔和介孔。微介孔分布曲线如图2所示。众所周知，水和钾离子的直径为0.7nm，我们把孔径大于0.7nm的孔称为有效孔，可以为水和钾离子提供传输通道和活性位点。由图2可知，该材料中微孔孔径分布集中于1.1nm，最小有效孔径为0.80nm，大于水和钾离子直径0.7nm，扩大了最小有效微孔孔径，表明该材料微介孔结构突出，微孔利用率极高，可高达99.4％，从而提高了该多孔碳作为电极材料，使之在6M氢氧化钾三电极体系中有超高的电性能，在1Ag-1的电流密度下的比电容为555F g-1。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，与乙炔黑、聚四氟乙烯的质量为8:1:1进行混合，然后涂在2cm2的泡沫镍上，70℃烘干制得高性能生物衍生等级孔碳电极，烘干温度为70℃，对其进行电化学测试，测得充放电曲线如图4所示，循环伏安曲线如图3所示。样品的GCD和CV曲线显示对称的三角形和矩形形状，表明它们的电容机制受双电层电容控制。样品在1Ag-1的电流密度下的比电容为555F g-1，明显高于先前报道的碳材料。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，工作成本低、制备工艺简单、资源丰富，为木材等低值生物质原料转化为超级电容器应用的先进碳材料提供了一种简便、大规模的替代途径。
具体实施方式二：
一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、分别称量一定质量的六对羧基苯氧基环三磷腈、氢氧化钾、木粉、去离子水，待用；
步骤2、将步骤1称量好的HCPCP加入去离子水中，加热搅拌一定时间后，再加入一定质量的KOH，继续加热搅拌一定时间，然后加入木粉，继续加热搅拌，得到混合物，待用；
步骤3、将步骤2得到的混合物旋转蒸发并烘干，得到干燥粉体，待用；
步骤4、将步骤3得到的干燥粉体溶于一定体积的去离子水，搅拌条件下再加入一定质量的KOH，得到第二混合物，待用；
步骤5、将步骤4得到的第二混合物烘干，然后在氮气的保护下高温反应，反应后的产物，待用；
步骤6、将步骤5得到的产物用稀盐酸和去离子水洗涤并烘干，得到一种生物质衍生等级多孔碳电极材料。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤1中氢氧化钾分两部分加入混合体系中，一部分为与HCPCP反应所一部分活化木粉，分别在步骤2和步骤4中加入，其中HCPCP与KOH的摩尔比为1:2，且HCPCP与去离子水的料液比为1:70g/mL，HCPCP与木粉的质量比为1:3。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤2中加热搅拌温度为60℃，每次加热搅拌的时间为15min，加热搅拌的速率为100r/min。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤3中旋转蒸发工艺条件为，在真空状态下，70℃旋转蒸发，蒸发至体积明显缩小，成粘稠液体状态，然后转移至烘箱烘干，烘干温度为90℃，烘干时间为10h。本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤4中干燥粉体和去离子水的料液比为1:50g/mL，加入的KOH和步骤1中木粉的质量比为2:1，搅拌的时间为10min，加热搅拌的速率为100r/min。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤5中烘干温度为90℃，烘干时间为8h，高温反应的加热速率为20℃/min，恒温温度为900℃，恒温时间为3h。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤6中的稀盐酸浓度为5wt％，洗涤次数为5次，烘干温度为90℃，烘干时间为6h。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，有较大的比表面积，合理的微介孔分布，相互贯通的结构，缩短了离子传输距离，提高了离子传输速率，为能量储存提供足够的活性位点，具有高的电性能。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，简单实用，反应条件温和，工艺简单，性能优越，具有很好的工业化应用前景。
具体实施方式三：
一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、分别称量一定质量的六对羧基苯氧基环三磷腈、氢氧化钾、木粉、去离子水，待用；
步骤2、将步骤1称量好的HCPCP加入去离子水中，加热搅拌一定时间后，再加入一定质量KOH，继续加热搅拌一定时间，然后加入木粉，继续加热搅拌，得到混合物，待用；
步骤3、将步骤2得到的混合物旋转蒸发并烘干，得到干燥粉体，待用；
步骤4、将步骤3得到的干燥粉体溶于一定体积的去离子水，搅拌条件下再加入一定质量的KOH，得到第二混合物，待用；
步骤5、将步骤4得到的第二混合物烘干，然后在氮气的保护下高温反应，反应后的产物，待用；
步骤6、将步骤5得到的产物用稀盐酸和去离子水洗涤并烘干，得到一种生物质衍生等级多孔碳电极材料。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤1中氢氧化钾分两部分加入混合体系中，一部分为与HCPCP反应所一部分活化木粉，分别在步骤2和步骤4中加入，其中HCPCP与KOH的摩尔比为1:5，且HCPCP与去离子水的料液比为1:55g/mL，HCPCP与木粉的质量比为1:2。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤2中加热搅拌温度为60℃，每次加热搅拌的时间为5min，加热搅拌的速率为200r/min。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤3中旋转蒸发工艺条件为：烘干温在真空状态下，70℃旋转蒸发，蒸发至体积明显缩小，成粘稠液体状态，然后转移至烘箱烘干，烘干温度为90℃，烘干时间为8h。本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤4中干燥粉体和去离子水的料液比为1:50g/mL，加入的KOH和步骤1中木粉的质量比为2:1，搅拌的时间为15min，加热搅拌的速率为200r/min。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤5中烘干温度为90℃，烘干时间为6h，高温反应的加热速率为2℃/min，恒温温度为500℃，恒温时间为3h。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤6中的稀盐酸浓度为2wt％，洗涤次数为5次，烘干温度为90℃，烘干时间为6h。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，有较大的比表面积，合理的微介孔分布，相互贯通的结构，缩短了离子传输距离，提高了离子传输速率，为能量储存提供足够的活性位点，具有高的电性能。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，简单实用，反应条件温和，工艺简单，性能优越，具有很好的工业化应用前景。
具体实施方式四：
一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、分别称量一定质量的六对羧基苯氧基环三磷腈、氢氧化钾、木粉、去离子水，待用；
步骤2、将步骤1称量好的HCPCP加入去离子水中，加热搅拌一定时间后，再加入一定质量KOH，继续加热搅拌一定时间，然后加入木粉，继续加热搅拌，得到混合物，待用；
步骤3、将步骤2得到的混合物旋转蒸发并烘干，得到干燥粉体，待用；
步骤4、将步骤3得到的干燥粉体溶于一定体积的去离子水，搅拌条件下再加入一定质量的KOH，得到第二混合物，待用；
步骤5、将步骤4得到的第二混合物烘干，然后在氮气的保护下高温反应，反应后的产物，待用；
步骤6、将步骤5得到的产物用稀盐酸和去离子水洗涤并烘干，得到一种生物质衍生等级多孔碳电极材料。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤1中氢氧化钾分两部分加入混合体系中，一部分为与HCPCP反应所一部分活化木粉，分别在步骤2和步骤4中加入，其中HCPCP与KOH的摩尔比为1:4，且HCPCP与去离子水的料液比为1:60g/mL，HCPCP与木粉的质量比为1:1。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤2中加热搅拌温度为60℃，每次加热搅拌的时间为10min，加热搅拌的速率为200r/min。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤3中旋转蒸发工艺条件为：烘干温在真空状态下，70℃旋转蒸发，蒸发至体积明显缩小，成粘稠液体状态，然后转移至烘箱烘干，烘干温度为90℃，烘干时间为8h。本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤4中干燥粉体和去离子水的料液比为1:40g/mL，加入的KOH和步骤1中木粉的质量比为2:1，搅拌的时间为30min，加热搅拌的速率为100r/min。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤5中烘干温度为90℃，烘干时间为6h，高温反应的加热速率为2℃/min，恒温温度为600℃，恒温时间为3h。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤6中的稀盐酸浓度为10wt％，洗涤次数为3次，烘干温度为90℃，烘干时间为8h。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，有较大的比表面积，合理的微介孔分布，相互贯通的结构，缩短了离子传输距离，提高了离子传输速率，为能量储存提供足够的活性位点，具有高的电性能。
本实施方式所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，简单实用，反应条件温和，工艺简单，性能优越，具有很好的工业化应用前景。
具体实施方式五：
根据具体实施方式四所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤1中HCPCP与KOH的摩尔比为1:3，且HCPCP与去离子水的料液比为1:65g/mL，HCPCP与木粉的质量比为1:2,其他步骤与参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：
根据具体实施方式四所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤2中加热搅拌温度为60℃，每次加热搅拌的时间为30min，加热搅拌的速率为200r/min，其他步骤与参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式七：
根据具体实施方式四所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤3中旋转蒸发工艺条件为烘干温在真空状态下，70℃旋转蒸发，蒸发至体积明显缩小，成粘稠液体状态，然后转移至烘箱烘干，烘干温度为90℃，烘干时间为6h，其他步骤与参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式八：
根据具体实施方式四所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤4中干燥粉体和去离子水的料液比为1:40g/mL，加入的KOH和步骤1中木粉的质量比为1～2:1，搅拌的时间为15min，加热搅拌的速率为200r/min，其他步骤与参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式九：
根据具体实施方式四所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤5中烘干温度为90℃，烘干时间为8h，高温反应的加热速率为2℃/min～20℃/min，恒温温度为500℃～900℃，恒温时间为2～3h，其他步骤与参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式十：
根据具体实施方式九所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，步骤6中的稀盐酸浓度为5～10wt％，洗涤次数为3～5次，烘干温度为90℃，烘干时间为8h,其他步骤与参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式十一：
根据具体实施方式四所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料在1A g-1的电流密度下比电容达到555F g-1。
具体实施方式十二：
根据具体实施方式四所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的平均孔径为2.24nm。
Claims (9)
1.一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、分别称量一定质量的六对羧基苯氧基环三磷腈HCPCP、氢氧化钾、木粉、去离子水，待用；
步骤2、将步骤1称量好的HCPCP加入去离子水中，再加入一定量质量的KOH，加热搅拌一定时间，使两者充分反应，然后加入木粉，继续加热搅拌，得到混合物，待用；
步骤3、将步骤2得到的混合物旋转蒸发并烘干，得到干燥粉体，待用；
步骤4、将步骤3得到的干燥粉体分散于一定体积的去离子水中，搅拌条件下再加入一定质量的KOH，得到第二混合物，待用；
步骤5、将步骤4得到的第二混合物烘干，然后在氮气的保护下高温反应，反应后的产物，待用；
步骤6、将步骤5得到的产物用稀盐酸和去离子水洗涤并烘干，得到一种生物质衍生等级多孔碳电极材料。
2.根据权利要求1所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于：步骤1中HCPCP与KOH的摩尔比为1:0.05～5，且HCPCP与去离子水的料液比为1:55～70g/mL，HCPCP与木粉的质量比为1:2～3。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于：步骤2中加热搅拌温度为60～70℃，每次加热搅拌的时间为15～30min，加热搅拌的速率为100～200r/min。
4.根据权利要求3所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于：步骤3中旋转蒸发工艺条件为：在真空状态下，70℃旋转蒸发，蒸发至体积明显缩小，成粘稠液体状态，然后转移至烘箱烘干，烘干温度为90℃，烘干时间为8～12h。
5.根据权利要求4所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于：步骤4中干燥粉体和去离子水的料液比为1:30～50g/ml，加入的KOH和步骤1中木粉的质量比为1～2:1，搅拌的时间为5～10min，加热搅拌的速率为100～200r/min。
6.根据权利要求5所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于：步骤5中烘干温度为90℃，烘干时间为6～8h，高温反应的加热速率为2℃/min～20℃/min，恒温温度为500℃～900℃，恒温时间为2～3h。
7.根据权利要求6所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法，其特征在于：步骤6中的稀盐酸浓度为5～10wt％，洗涤次数为3～5次，烘干温度为90℃，烘干时间为6～8h。
8.一种权利要求1-7之一所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的制备方法制备的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，其特征在于：所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料在1A g-1的电流密度下比电容达到555F g-1。
9.根据权利要求8所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料，其特征在于：所述的一种生物质衍生等级多孔碳电极材料的孔径最小为2.24nm。
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